{"id":7116,"date":"2024-07-05T06:09:57","date_gmt":"2024-07-05T05:09:57","guid":{"rendered":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=7116"},"modified":"2024-07-05T06:09:58","modified_gmt":"2024-07-05T05:09:58","slug":"simulacao-cosmica-revela-como-os-buracos-negros-crescem-e-evoluem","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2024\/07\/05\/simulacao-cosmica-revela-como-os-buracos-negros-crescem-e-evoluem\/","title":{"rendered":"Simula\u00e7\u00e3o c\u00f3smica revela como os buracos negros crescem e evoluem"},"content":{"rendered":"<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-large\"><a href=\"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/qcTDkC2F_o.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"934\" src=\"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/qcTDkC2F_o-1024x934.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-7117\" srcset=\"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/qcTDkC2F_o-1024x934.jpg 1024w, https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/qcTDkC2F_o-300x274.jpg 300w, https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/qcTDkC2F_o-768x701.jpg 768w, https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/qcTDkC2F_o.jpg 1074w\" sizes=\"auto, (max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><\/a><figcaption class=\"wp-element-caption\">Esta imagem da simula\u00e7\u00e3o mostra um buraco negro supermassivo, ou quasar, rodeado por um disco girat\u00f3rio de material chamado disco de acre\u00e7\u00e3o.<br>Cr\u00e9dito: Caltech\/grupo de Phil Hopkins<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Uma equipa de astrof\u00edsicos liderada pelo Caltech (Instituto de Tecnologia da Calif\u00f3rnia) conseguiu, pela primeira vez, simular a viagem do g\u00e1s primordial que data do in\u00edcio do Universo at\u00e9 \u00e0 fase em que \u00e9 arrastado para um disco de material que alimenta um \u00fanico buraco negro supermassivo. A nova simula\u00e7\u00e3o de computador p\u00f5e em causa as ideias que os astr\u00f3nomos tinham sobre esses discos desde a d\u00e9cada de 1970 e abre caminho a novas descobertas sobre a forma como os buracos negros e as gal\u00e1xias crescem e evoluem.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">&#8220;A nossa nova simula\u00e7\u00e3o marca o culminar de v\u00e1rios anos de trabalho de duas grandes colabora\u00e7\u00f5es iniciadas aqui no Caltech&#8221;, diz Phil Hopkins, professor de astrof\u00edsica te\u00f3rica.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">A primeira colabora\u00e7\u00e3o, designada por FIRE (Feedback in Realistic Environments), centrou-se nas maiores escalas do Universo, estudando quest\u00f5es como a forma\u00e7\u00e3o das gal\u00e1xias e o que acontece quando estas colidem. A outra, denominada STARFORGE, foi concebida para examinar escalas muito mais pequenas, incluindo a maneira como as estrelas se formam em nuvens de g\u00e1s individuais. &#8220;Mas havia uma grande lacuna entre as duas&#8221;, explica Hopkins. &#8220;Agora, pela primeira vez, conseguimos colmatar essa lacuna&#8221;. Para tal, os investigadores tiveram de construir uma simula\u00e7\u00e3o com uma resolu\u00e7\u00e3o mais de 1000 vezes superior \u00e0 melhor neste campo.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Para surpresa da equipa, tal como relatado na revista The Open Journal of Astrophysics, a simula\u00e7\u00e3o revelou que os campos magn\u00e9ticos desempenham um papel muito mais importante do que se pensava na forma\u00e7\u00e3o e defini\u00e7\u00e3o dos enormes discos de material que giram em torno e alimentam os buracos negros supermassivos. &#8220;As nossas teorias diziam-nos que os discos deviam ser achatados como crepes&#8221;, diz Hopkins. &#8220;Mas sab\u00edamos que isso n\u00e3o estava certo porque as observa\u00e7\u00f5es astron\u00f3micas revelam que os discos s\u00e3o na realidade &#8216;fofos&#8217; &#8211; mais parecidos com um bolo de anjo. A nossa simula\u00e7\u00e3o ajudou-nos a compreender que os campos magn\u00e9ticos est\u00e3o a sustentar o material do disco, tornando-o mais fofo.&#8221;<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"Hopkins Group: Simulation Zooms Into Black Hole\" width=\"618\" height=\"348\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/fj5FfoHhG8k?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share\" referrerpolicy=\"strict-origin-when-cross-origin\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Visualizando a atividade em torno de buracos negros supermassivos usando &#8220;superzoom&#8221;<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Na nova simula\u00e7\u00e3o, os investigadores fizeram aquilo a que chamam um &#8220;superzoom&#8221; num \u00fanico buraco negro supermassivo, um objeto monstruoso que se encontra no cora\u00e7\u00e3o de muitas gal\u00e1xias, incluindo a nossa Via L\u00e1ctea. Estes corpos vorazes e misteriosos cont\u00eam entre milhares e milhares de milh\u00f5es de vezes a massa do Sol, exercendo assim um enorme efeito sobre tudo o que se aproxima.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">H\u00e1 d\u00e9cadas que os astr\u00f3nomos sabem que, \u00e0 medida que o g\u00e1s e a poeira s\u00e3o puxados pela enorme gravidade destes buracos negros, n\u00e3o s\u00e3o imediatamente sugados. Em vez disso, o material forma primeiro um disco que gira rapidamente, chamado disco de acre\u00e7\u00e3o. E quando o material est\u00e1 prestes a cair, irradia uma enorme quantidade de energia, brilhando com uma luminosidade sem igual em quase tudo no Universo. Mas ainda n\u00e3o se sabe muito sobre estes buracos negros supermassivos ativos, chamados quasares, e como se formam e comportam os discos que os alimentam.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Embora os discos em torno de buracos negros supermassivos j\u00e1 tenham sido fotografados anteriormente &#8211; o EHT (Event Horizon Telescope) fotografou discos em torno de buracos negros no cora\u00e7\u00e3o da nossa pr\u00f3pria Gal\u00e1xia em 2022 e em Messier 87 em 2019 &#8211; estes discos est\u00e3o muito mais pr\u00f3ximos e s\u00e3o mais calmos do que os existentes em torno dos quasares. Para visualizar o que acontece \u00e0 volta destes buracos negros mais ativos e distantes, os astrof\u00edsicos recorrem a simula\u00e7\u00f5es em supercomputadores. Alimentam milhares de processadores que trabalham em paralelo com informa\u00e7\u00f5es sobre a f\u00edsica que atua nestes cen\u00e1rios gal\u00e1cticos &#8211; tudo, desde as equa\u00e7\u00f5es b\u00e1sicas que regem a gravidade at\u00e9 \u00e0 forma de tratar a mat\u00e9ria escura e as estrelas. Este input inclui muitos algoritmos, ou s\u00e9ries de instru\u00e7\u00f5es, que os computadores devem seguir para recriar fen\u00f3menos complicados. Assim, por exemplo, os computadores sabem que quando o g\u00e1s se torna suficientemente denso, forma-se uma estrela. Mas o processo n\u00e3o \u00e9 assim t\u00e3o simples.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">&#8220;Se dissermos apenas que a gravidade atrai tudo e que o g\u00e1s acaba por formar uma estrela e que as estrelas se v\u00e3o formando, estamos a interpretar tudo muito mal&#8221;, explica Hopkins. Afinal, as estrelas fazem muitas coisas que afetam o que as rodeia. Emitem radia\u00e7\u00e3o que pode aquecer ou empurrar o g\u00e1s circundante. Sopram ventos como o vento solar criado pelo nosso pr\u00f3prio Sol, que pode varrer material. Explodem como supernovas, por vezes lan\u00e7ando material para fora das gal\u00e1xias ou alterando a qu\u00edmica do seu ambiente. Assim, os computadores t\u00eam de conhecer todos os meandros deste &#8220;feedback estelar&#8221;, uma vez que regula o n\u00famero de estrelas que uma gal\u00e1xia pode efetivamente formar.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-large\"><a href=\"https:\/\/images2.imgbox.com\/fe\/6e\/t64eFrNO_o.jpg\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/images2.imgbox.com\/fe\/6e\/t64eFrNO_o.jpg\" alt=\"\"\/><\/a><figcaption class=\"wp-element-caption\">Uma imagem anterior da simula\u00e7\u00e3o mostra um emaranhado de gal\u00e1xias em fus\u00e3o.<br>Cr\u00e9dito: Caltech\/grupo de Phil Hopkins<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Construindo uma simula\u00e7\u00e3o para abranger v\u00e1rias escalas<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Mas nestas escalas maiores, a f\u00edsica mais importante a incluir e as aproxima\u00e7\u00f5es que podem ser feitas diferem das escalas mais pequenas. Por exemplo, \u00e0 escala gal\u00e1ctica, os pormenores complicados de como os \u00e1tomos e as mol\u00e9culas se comportam s\u00e3o extremamente importantes e devem ser inclu\u00eddos em qualquer simula\u00e7\u00e3o. No entanto, os cientistas concordam que, quando as simula\u00e7\u00f5es se centram na \u00e1rea mais imediata em torno de um buraco negro, a qu\u00edmica molecular pode ser praticamente ignorada, porque o g\u00e1s a\u00ed existente \u00e9 demasiado quente para que existam \u00e1tomos e mol\u00e9culas. Em vez disso, o que existe \u00e9 plasma quente ionizado.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">A cria\u00e7\u00e3o de uma simula\u00e7\u00e3o que pudesse cobrir todas as escalas relevantes at\u00e9 ao n\u00edvel de um \u00fanico disco de acre\u00e7\u00e3o em torno de um buraco negro supermassivo era um enorme desafio computacional &#8211; um desafio que tamb\u00e9m exigia um c\u00f3digo que pudesse lidar com toda a f\u00edsica. &#8220;Havia alguns c\u00f3digos que tinham a f\u00edsica necess\u00e1ria para fazer a parte do problema em pequena escala e alguns c\u00f3digos que tinham a f\u00edsica necess\u00e1ria para fazer a parte cosmol\u00f3gica do problema, mas nada que tivesse ambas&#8221;, diz Hopkins.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">A equipa liderada pelo Caltech utilizou um c\u00f3digo a que chamaram GIZMO para os projetos de simula\u00e7\u00e3o em grande e pequena escala. O mais importante \u00e9 que constru\u00edram o projeto FIRE de modo a que toda a f\u00edsica que lhe adicionassem pudesse funcionar com o projeto STARFORGE e vice-versa. &#8220;Constru\u00edmo-lo de uma forma muito modular, de modo a que se pudesse ligar e desligar qualquer parte da f\u00edsica que se quisesse para um determinado problema, mas todas elas eram compat\u00edveis&#8221;, diz Hopkins.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Isto permitiu aos cientistas simular um buraco negro com uma massa cerca de 10 milh\u00f5es de vezes superior \u00e0 do nosso Sol, come\u00e7ando no in\u00edcio do Universo. A simula\u00e7\u00e3o aproxima-se desse buraco negro no momento em que um fluxo gigante de material \u00e9 arrancado de uma nuvem de g\u00e1s com forma\u00e7\u00e3o estelar e come\u00e7a a girar em torno do buraco negro supermassivo. A simula\u00e7\u00e3o pode continuar a aproximar-se, resolvendo uma \u00e1rea mais fina em cada passo, \u00e0 medida que segue o g\u00e1s no seu caminho em dire\u00e7\u00e3o ao buraco negro.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Discos magn\u00e9ticos surpreendentemente fofos<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">&#8220;Na nossa simula\u00e7\u00e3o, vemos este disco de acre\u00e7\u00e3o formar-se \u00e0 volta do buraco negro&#8221;, diz Hopkins. &#8220;Ter\u00edamos ficado muito entusiasmados se tiv\u00e9ssemos visto apenas esse disco de acre\u00e7\u00e3o, mas o que foi muito surpreendente foi o facto do disco simulado n\u00e3o se parecer com o que pens\u00e1mos, durante d\u00e9cadas, que deveria ser.&#8221;<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Em dois influentes artigos cient\u00edficos da d\u00e9cada de 1970, que descreviam os discos de acre\u00e7\u00e3o que alimentam os buracos negros supermassivos, os cientistas assumiram que a press\u00e3o t\u00e9rmica &#8211; a altera\u00e7\u00e3o da press\u00e3o causada pela mudan\u00e7a de temperatura do g\u00e1s nos discos &#8211; desempenhava o papel dominante na preven\u00e7\u00e3o do colapso desses discos sob a enorme gravidade que sofrem perto do buraco negro. Reconheceram que os campos magn\u00e9ticos podem ter um papel menor em ajudar a sustentar os discos. Em contrapartida, a nova simula\u00e7\u00e3o revelou que a press\u00e3o dos campos magn\u00e9ticos desses discos era, de facto, 10.000 vezes superior \u00e0 press\u00e3o do calor do g\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">&#8220;Assim, os discos s\u00e3o quase completamente controlados pelos campos magn\u00e9ticos&#8221;, diz Hopkins. &#8220;Os campos magn\u00e9ticos t\u00eam muitas fun\u00e7\u00f5es, uma das quais \u00e9 sustentar os discos e tornar o material fofo&#8221;.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Esta constata\u00e7\u00e3o altera uma s\u00e9rie de previs\u00f5es que os cientistas podem fazer sobre esses discos de acre\u00e7\u00e3o, tais como a sua massa, a densidade e espessura que devem ter, a rapidez com que o material deve ser capaz de se deslocar deles para um buraco negro e at\u00e9 a sua geometria (por exemplo, se os discos podem ter deforma\u00e7\u00f5es).<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Para o futuro, Hopkins espera que esta nova capacidade de colmatar a lacuna entre as escalas das simula\u00e7\u00f5es cosmol\u00f3gicas abra muitas novas vias de investiga\u00e7\u00e3o. Por exemplo, o que acontece em pormenor quando duas gal\u00e1xias se fundem? Que tipos de estrelas se formam nas regi\u00f5es densas das gal\u00e1xias, onde as condi\u00e7\u00f5es s\u00e3o diferentes das da vizinhan\u00e7a do nosso Sol? Qual ter\u00e1 sido o aspeto da primeira gera\u00e7\u00e3o de estrelas no Universo? &#8220;H\u00e1 tanto para fazer&#8221;, diz.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"Cosmic Simulation Reveals How Black Holes Grow and Evolve\" width=\"618\" height=\"348\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/WHS9yxgCHEw?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share\" referrerpolicy=\"strict-origin-when-cross-origin\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><a href=\"https:\/\/www.caltech.edu\/about\/news\/cosmic-simulation-reveals-how-black-holes-grow-and-evolve\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">\/\/ Caltech (comunicado de imprensa)<\/a><br><a href=\"https:\/\/astro.theoj.org\/article\/94757-forge-d-in-fire-resolving-the-end-of-star-formation-and-structure-of-agn-accretion-disks-from-cosmological-initial-conditions\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">\/\/ Artigo cient\u00edfico (The Open Journal of Astrophysics)<\/a><br><a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/2309.13115\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">\/\/ Artigo cient\u00edfico (arXiv.org)<\/a><\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Saiba mais:<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Quasar:<\/strong><br><a href=\"http:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Quasar\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Buraco negro supermassivo:<\/strong><br><a href=\"http:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Supermassive_black_hole\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>FIRE (Feedback in Realistic Environments):<\/strong><br><a href=\"https:\/\/fire.northwestern.edu\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">P\u00e1gina principal<\/a><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>STARFORGE (Star Formation in Gaseous Environments):<\/strong><br><a href=\"https:\/\/starforge.space\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">P\u00e1gina principal<\/a><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>GIZMO:<\/strong><br><a href=\"http:\/\/www.tapir.caltech.edu\/~phopkins\/Site\/GIZMO.html\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">P\u00e1gina principal<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Esta imagem da simula\u00e7\u00e3o mostra um buraco negro supermassivo, ou quasar, rodeado por um disco girat\u00f3rio de material chamado disco de acre\u00e7\u00e3o.Cr\u00e9dito: Caltech\/grupo de Phil Hopkins Uma equipa de astrof\u00edsicos liderada pelo Caltech (Instituto de Tecnologia da Calif\u00f3rnia) conseguiu, pela primeira vez, simular a viagem do g\u00e1s primordial que data do in\u00edcio do Universo at\u00e9 &hellip;<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":7117,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[62],"tags":[192,1781,1782,1391,312],"class_list":["post-7116","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","","category-cosmologia","tag-buraco-negro","tag-fire","tag-gizmo","tag-projeto-starforge","tag-quasar"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7116","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7116"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7116\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7118,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7116\/revisions\/7118"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media\/7117"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7116"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7116"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7116"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}